黃芩提取色素對(duì)滌綸織物的高溫高壓染色法染色

黃芩提取色素對(duì)滌綸織物的高溫高壓染色法染色

天然染料具有自然純凈性和特殊的功能功能，適用于高品質(zhì)綠色產(chǎn)品的開發(fā)，已成為新材料開發(fā)的研究重點(diǎn)。黃芩屬于黃色系、黃酮類天然染料,是唇形科植物黃芩的干燥根,味苦,性寒,具有清熱燥濕、涼血止血等功效1試驗(yàn)部分1.1試驗(yàn)藥劑與儀器試驗(yàn)材料:黃芩(黃芩干燥根,山西家種,保定安國藥材市場),滌綸織物(市售),冰乙酸(天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司),氫氧化鈉(天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司),瓊脂粉(中國醫(yī)藥(集團(tuán))上?；瘜W(xué)試劑公司),牛肉浸膏、乙醇、保險(xiǎn)粉、碳酸鈉、氯化鈉、滲透劑JFC(天津市化學(xué)試劑三廠),磷酸氫二鈉、磷酸二氫鉀(天津市化學(xué)試劑六廠),鹽酸(分析純)等。試驗(yàn)儀器:SHB-III循環(huán)水式真空泵(河南省予華儀器有限公司);恒溫水浴鍋(天津中環(huán)實(shí)驗(yàn)電爐有限公司);UV-2401PC紫外可見分光光度計(jì)(杭州庫倫科技有限公司);DZF-6030A電熱真空干燥箱(上海毅輝儀器儀表有限公司);CamspecM350UV/Visible防紫外測試系統(tǒng)(英國SDL公司);DataColorSF600Plus電腦測色儀Datamatch3.5(美國DataColor公司);立式壓力蒸汽滅菌器(上海申安醫(yī)療器械廠);生化培養(yǎng)箱(上海一恒科技有限公司)等。1.2測試方法1.2.1保證收率黃芩色素主要有效成分中含量最高的是黃芩苷,其本身還含有降解黃芩苷的內(nèi)源酶,較高溫度可以把內(nèi)源酶滅活,減少黃芩苷的降解,從而保存有效成分,進(jìn)而提高收率1.2.2黃鼠狼的蠶絲采用高溫高壓染色的方法,染色工藝曲線如圖1所示。1.3測試測試1.3.1測試k-s的值在電腦測色儀中測定染色滌綸的反射率,按Kubelke-Munk公式計(jì)算K/S值。式中:R1.3.2表中的反擊測試在防紫外線系統(tǒng)中對(duì)織物進(jìn)行UPF值測試,測試角度分別為0°、45°和90°,每個(gè)樣品測試3次,取3次測試平均值為最終UPF值。1.3.3耐皂洗色牢度耐摩擦色牢度根據(jù)GB/T3920—2008《紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)湍Σ辽味取窚y定;耐洗色牢度根據(jù)GB/T3921—2008《紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)驮硐瓷味取窚y定;耐日曬色牢度根據(jù)GB/T8427—1998《紡織品耐人造光色牢度氙弧燈》測定。3種染色牢度評(píng)級(jí)使用《評(píng)定變色灰色樣卡》(GB/T250—2008)進(jìn)行評(píng)定;棉織物沾色牢度評(píng)級(jí)使用《評(píng)定沾色用灰色樣卡》(GB/T251—2008)進(jìn)行評(píng)定。1.3.4抑菌帶寬度測定采用GB/T20944.1—2007《瓊脂平皿擴(kuò)散法》對(duì)樣品進(jìn)行抗菌定性測試。試驗(yàn)菌種為大腸桿菌。在瓊脂培養(yǎng)基上打1個(gè)直徑為7mm的孔,均勻填充黃芩提取液及提取物,蓋上培養(yǎng)皿,將直徑為25mm的黃芩染色織物與對(duì)照樣均勻貼在瓊脂培養(yǎng)基上,蓋上培養(yǎng)皿,于37℃的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)18~24h,平行做3組,計(jì)算試樣抑菌帶寬度。式中:H為抑菌帶寬度,mm;D為抑菌帶外徑的平均值,mm;d為試樣直徑,mm。2結(jié)果與討論2.1染色溫度對(duì)k/s值的影響在黃芩對(duì)滌綸的高溫高壓染色中,測定滌綸在不同溫度、不同時(shí)間下染色后的K/S值,獲得升溫上染速率曲線,結(jié)果如圖2所示。由圖2可看出:黃芩色素在低于90℃時(shí)幾乎不上染;高于90℃時(shí),隨著溫度的升高染色織物的K/S值逐漸增大;染色溫度達(dá)到130℃后,K/S值隨染色時(shí)間的延長逐漸增大,黃芩色素對(duì)滌綸織物的上染率增加。當(dāng)染色溫度低于滌綸的玻璃化溫度(80℃左右)時(shí),滌綸大分子鏈的熱運(yùn)動(dòng)相對(duì)比較弱,染料分子很難擴(kuò)散進(jìn)入纖維內(nèi)部。當(dāng)染色溫度達(dá)到纖維的玻璃化溫度時(shí),隨著溫度的升高,滌綸大分子鏈的熱運(yùn)動(dòng)加劇,纖維的自由容積增大,染料在纖維內(nèi)部的空間擴(kuò)散阻力減小,擴(kuò)散速率增大。由圖2可知,染色溫度在130℃時(shí),K/S值迅速增大,50min后增加緩慢,70min后不再增加,繼續(xù)延長染色時(shí)間,K/S值變化不大,說明黃芩苷對(duì)滌綸的染色溫度在130℃,染色70min后達(dá)到上染平衡,與普通分散染料上染滌綸相比,黃芩色素在纖維內(nèi)擴(kuò)散速率較慢,需要更長的染色時(shí)間才能在滌綸上達(dá)到染色平衡。2.2染色ph值對(duì)染色的影響在黃芩對(duì)滌綸的高溫高壓染色中測定滌綸在不同pH值下染色后的K/S值,結(jié)果如圖3所示。由圖3可知,不同pH值條件下織物對(duì)染料的吸附量差別很大,隨著染色pH值的增大,染色滌綸的K/S值逐漸下降。染液pH值在堿性條件下,染料發(fā)生水解,染料分子結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞,生色團(tuán)發(fā)生改變導(dǎo)致染液顏色發(fā)生變化,黃酮類化合物分子中的羥基和羧基逐漸發(fā)生離子化,生成在水中溶解度較大的鈉鹽,增大了染料與水的作用力,降低了染料對(duì)纖維的親和力,導(dǎo)致染料在滌綸上的吸附量降低。通過圖3分析可知,當(dāng)染液pH值為3時(shí),K/S值最大即色素上染最多,織物著色最深,但酸性條件下會(huì)有齊聚物沉積在纖維上2.3染色織物k/s值在黃芩對(duì)滌綸的高溫高壓染色中測定滌綸在不同提取液用量條件下染色后的K/S值,結(jié)果如圖4所示。從圖4可看出,隨著黃芩提取液用量的增加,染色織物的K/S值逐漸增加。提取液用量越大,向纖維內(nèi)部擴(kuò)散的色素含量越多,吸附在纖維上的染料越多,K/S值越大?？傮w看來,黃芩色素在滌綸纖維上的提升性能很好。2.4各因素對(duì)k/s值的影響設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)如表1所示,并以K/S值作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。正交試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。由表2可知,在黃芩對(duì)滌綸的高溫高壓染色工藝中,各因素對(duì)K/S值影響程度大小依次為:提取液用量>pH值>保溫時(shí)間。染色滌綸的最優(yōu)指標(biāo)以K/S值最高為標(biāo)準(zhǔn),由表2結(jié)果可得到各因素的最優(yōu)水平:提取液用量為50%,pH值為5,時(shí)間為60min。2.5高溫高壓染色對(duì)絲綢的性能和功能的評(píng)價(jià)2.5.1染色牢度表3示出最佳染色工藝條件下染色滌綸織物的色牢度測試結(jié)果?？梢钥闯?黃芩染色滌綸織物的耐洗色牢度和耐摩擦牢度較好,但耐日曬牢度較差。染色滌綸在一定時(shí)間的氙燈照射下,吸附在滌綸纖維上的色素分子被氧化,結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞,導(dǎo)致滌綸色牢度下降。2.5.2紫外線吸收作用取適量黃芩提取液,稀釋500倍后測吸光度。采用紫外可見分光光度計(jì)UV-2401PC掃描制得曲線,結(jié)果如圖5所示。由圖5可見,黃芩提取液在紫外光區(qū)有很好的吸收,且在273nm處有最大吸收峰,說明黃芩提取物能有效吸收紫外線。測定最佳染色工藝條件下染色滌綸織物的抗紫外線性能,以UPF值(紫外線防護(hù)系數(shù))表示,結(jié)果如表4所示。由表4可知,未染色滌綸的UVA波段紫外線透過率較高,染色后滌綸UVA、UVB波段的紫外線透過率大大降低,UPF值顯著增大,說明滌綸經(jīng)黃芩染色后,抗紫外線性能明顯增強(qiáng),黃芩染色賦予滌綸織物優(yōu)異的抗紫外線性能。2.5.3黃酮類物質(zhì)將黃芩提取液濃縮至一半體積,調(diào)節(jié)pH=1~2,靜置12h沉淀析出,離心取沉淀物,用蒸餾水多次洗滌沉淀物,干燥得黃芩提取物黃酮類物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)中含有多個(gè)可以供配位絡(luò)合的氧原子,因此可與微生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)作用使之變性,蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)遭到破壞后細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)各種代謝酶失活,從而達(dá)到抑制細(xì)菌生長和繁殖的效果3黃秋葵的染色織物1)天然染料黃芩適合滌綸織物的高溫高壓染色,染得滌綸呈棕色,得到優(yōu)化染色工藝:溫度為130℃,pH值為5,提取液用量為50%,時(shí)間